辯證思維方法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
——以原子是如何構(gòu)成形形式式的物質(zhì)教學(xué)為例

傅愛華

（上海市華東師范大學(xué)附屬周浦中學(xué) 上海浦東 201318）

辯證思維方法又稱辯證分析方法，包括歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史相統(tǒng)一。人類思維的發(fā)展，一般是由形象到抽象思維，再由抽象思維到辯證思維，辯證思維方法是最高層次的科學(xué)方法。辯證思維方法和我們新課標(biāo)中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)中的宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知有很多不謀而合的地方?；瘜W(xué)就是從物質(zhì)的宏觀特征入手，對物質(zhì)及其反應(yīng)進(jìn)行分類和表征，從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說明同類物質(zhì)的共性和不同類型物質(zhì)性質(zhì)差異及其原因，解釋同類的不同物質(zhì)性質(zhì)變化的規(guī)律。

瑞士心理學(xué)家皮亞杰建議教學(xué)時(shí)要用主動的方法，即要求學(xué)生去發(fā)現(xiàn)或重新建構(gòu)講學(xué)習(xí)的事，這并不表示把學(xué)生和器材擺在一起即可，老師要扮演組織和創(chuàng)造呈現(xiàn)有用的問題情境的角色。筆者以原子是如何構(gòu)成形形式式物質(zhì)這一單元為例，講述如何利用辯證思維的方法進(jìn)行高中化學(xué)教學(xué)，提高學(xué)習(xí)有效性，如何在高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力。

在初中時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)了原子構(gòu)成分子，分子組成物質(zhì)的知識。進(jìn)入高中后，還是有很多學(xué)生根深蒂固地認(rèn)為所有的物質(zhì)都是由分子組成的。所有物質(zhì)都由分子構(gòu)成的？都是原子構(gòu)成分子，分子再構(gòu)成物質(zhì)？化學(xué)變化中的最小微?！霸印笔侨绾螛?gòu)成世界上形形式式的物質(zhì)的？對于這部分內(nèi)容，教師可以用辯證思維的方法進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生了解微觀世界，并在微觀化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體的思維能力。

辯證思維方法的特點(diǎn)：以抽象思維方法作為反映客觀現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識論基礎(chǔ)。沒有抽象思維，辯證思維根本就無法進(jìn)行，而且辯證思維同樣也要遵從抽象思維的規(guī)則，并使思維概念在辯證運(yùn)動中與客觀現(xiàn)實(shí)相符，以便能夠達(dá)到預(yù)期目的。

一、歸納與演繹中形成的“化學(xué)鍵”

經(jīng)過對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、氧化還原的學(xué)習(xí)，學(xué)生心中已經(jīng)埋下了“求穩(wěn)”意識，不管是宏觀世界還是微觀世界，反應(yīng)的最終目的是趨于“穩(wěn)定”，化學(xué)鍵的學(xué)習(xí)就是歸納和演繹如何讓微觀世界的原子“穩(wěn)定”。教師通過利用宏觀世界中學(xué)生能看到、感受到的實(shí)物，讓學(xué)生意識到微粒之間作用力的存在，食鹽固體、氯氣、金屬鈉、水……，構(gòu)成這些物質(zhì)的微粒，分子、原子、離子并沒有滿天飛，這些物質(zhì)就在我們身邊，我們看得見、摸得著它們。那么，這些微粒之間是不是像磚塊建成高樓大廈那樣，有“石灰、水泥這樣的粘合劑”把他們“牽扯”到一起呢？

教師通過提出問題、引導(dǎo)學(xué)生重新建構(gòu)微粒求穩(wěn)的過程，可以促成有效學(xué)習(xí)。原子之間應(yīng)該是存在互相牽扯的這種作用力的，這種看不見摸不著的作用力稱之為化學(xué)鍵。氯化鈉固體、氯氣、金屬鈉，都是真實(shí)存在的，只有構(gòu)成物質(zhì)的原子成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，才能讓我們看到的這些物質(zhì)穩(wěn)定存在。大家都知道原子最外層為8電子是穩(wěn)定的，化學(xué)鍵這種作用力是如何讓各原子結(jié)合，從而達(dá)到“八穩(wěn)”的呢？

這種原子間的結(jié)合可能是你情我愿，也可能是合作共贏，抑或是共同富余的。

1.化學(xué)鍵之你情我愿篇——當(dāng)鈉原子遇上氯原子

畫出鈉和氯的原子結(jié)構(gòu)示意圖。從它們的結(jié)構(gòu)中，看出它們并未達(dá)到我們之前了解到的“化學(xué)中的八穩(wěn)”，鈉原子很想失去一個(gè)電子達(dá)到“八穩(wěn)”，氯原子很想得到一個(gè)電子達(dá)到“八穩(wěn)”，兩人一拍即合，你情我愿地結(jié)合到了一起。鈉原子失去一個(gè)電子后形成帶正離子，氯原子得到一個(gè)電子后形成帶負(fù)離子，正負(fù)相吸，像兩個(gè)戀人一樣看對眼了，互相靠近，但是它們可能無限靠近嗎？兩個(gè)離子核外的電子不允許，就像相愛的戀人一樣，若要長久，也得保留自我，有私人空間。鈉離子和氯離子之間這種即吸引又不完全融合的恰到好處的作用力把它們牽扯到了一起，這就是我們化學(xué)鍵中的離子鍵。

你情我愿達(dá)到“八穩(wěn)”狀態(tài)，形象地演繹了離子鍵的成鍵過程。再稍加思考氯化鎂，硫化鈉的成鍵過程，學(xué)生很容易就歸納出活潑金屬和活潑非金屬元素原子之間通過得失電子形成離子，進(jìn)而正負(fù)離子通過離子鍵結(jié)合形成物質(zhì)。通過歸納和演繹，學(xué)生得出結(jié)論離子鍵怎么形成，什么樣的元素原子之間容易形成離子鍵。

2.化學(xué)鍵之合作共贏篇——當(dāng)氯原子遇上氯原子

畫出兩個(gè)氯原子的電子式?！拔疑倭艘粋€(gè)電子”“我也少了一個(gè)電子”“我們都沒達(dá)到八‘穩(wěn)’”“怎么辦呢？”“讓我們每人拿出一個(gè)電子放在中間共用，就像共同分享快樂一樣共同擁有，合作共贏行嗎？”“我們一起組成一個(gè)快樂的氯氣分子”。非金屬元素的原子均有獲得電子的傾向，原子間可通過共用電子對使雙方最外層電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這就是我們化學(xué)鍵中合作共贏的共價(jià)鍵。

“合作共贏”，即通過合作，雙方都能有所收獲。原子間的共用電子對也是如此。氫原子和氫原子組成的氫氣分子、氯原子與氯原子組成的氯氣分子，中間的共用電子對受到兩邊“原子核對電子的吸引力”相同，即兩個(gè)原子的核電荷數(shù)相同，對電子的吸引力相同，共用電子沒有發(fā)生偏移，氫氣中氫顯0價(jià)、氯氣中氯顯0價(jià)。但是氫原子與氯原子構(gòu)成的氯化氫分子，中間的共用電子對受到兩邊的作用力不同，很明顯氯原子的原子核對電子的吸引能力更強(qiáng)，所以這對共用電子對向氯原子那邊偏移了，氯化氫中氯原子帶部分負(fù)電荷顯-1價(jià)，氫原子帶部分正電荷顯+1價(jià)。

通過氯原子和氯原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成氯氣分子、氫原子與氫原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成氫氣分子、氫原子與氯原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成氯化氫分子，演繹中又稍加變化，歸納出：①非金屬與非金屬元素原子之間容易形成共價(jià)鍵；② 形成的共價(jià)鍵（共用電子對），如果是不同元素原子之間形成的，那么共用電子對偏向核電荷數(shù)大的原子。結(jié)合“合作共贏”，既有利于學(xué)生對知識進(jìn)行理解和記憶，又提高了學(xué)生的人文素養(yǎng)，也使學(xué)科之間很好地融合。

3.化學(xué)鍵之共同富余篇——當(dāng)鈉原子遇上鈉原子

“人人平等，共同走向富?！边@是我們所希望達(dá)到的理想的生活狀態(tài)，這種狀態(tài)在金屬中也實(shí)現(xiàn)了。再看一下鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖，核外有三個(gè)電子層，最外層只有一個(gè)電子，鈉原子很想失去一個(gè)電子成為鈉離子而達(dá)到“八穩(wěn)”，金屬鈉中的眾多鈉原子都是這樣的，都“富余”了電子。失去了電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、帶正電荷的鈉離子和“富余”的帶負(fù)電荷的電子之間形成的這種作用力就是我們化學(xué)鍵中共同“富余”的金屬鍵。

金屬鈉的形成演繹到其他金屬單質(zhì)的形成，學(xué)生通過所知道的金屬都是電的良導(dǎo)體這一常識，歸納出金屬及其合金都是由金屬正離子和自由電子通過金屬鍵結(jié)合形成的。教師在講解時(shí)把我們國家要帶領(lǐng)大家最終走向共同富裕的“?！备某伞坝唷?，也彰顯出中華文字的奧秘之處，通過學(xué)科間滲透，不斷提高學(xué)生的人文素養(yǎng)及愛國情懷。

化學(xué)鍵中離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵，本身就是對原子如何趨于穩(wěn)定方式的歸納與演繹。氯化鈉演繹到活潑金屬和活潑非金屬元素原子之間；氯氣演繹到氫氣、氯化氫、非金屬元素原子之間；金屬鈉演繹到其他金屬單質(zhì)以及合金，每一部分的講述都是使用辯證思維方法中的歸納和演繹。通過歸納和演繹，學(xué)生自己得出了三種化學(xué)鍵的本質(zhì)，得出什么的元素原子之間會形成什么樣的化學(xué)鍵，理解并掌握了知識點(diǎn)。化學(xué)鍵的整體內(nèi)容是通過歸納和演繹完成的，每一個(gè)化學(xué)鍵的學(xué)習(xí)中又蘊(yùn)含著歸納和演繹的方法。這使學(xué)生體會到辯證方法中歸納和演繹的普遍性，相信在不斷應(yīng)用之后，這一方法一定會深入人心，使學(xué)生在其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中、在生活中也注意不斷進(jìn)行歸納，思考復(fù)雜的知識點(diǎn)是否可以通過簡單的內(nèi)容演繹來幫助理解和掌握。

二、分析與綜合——形形式式物質(zhì)的構(gòu)成

原子與原子之間通過不同的“求穩(wěn)”方式，以及某種作用力結(jié)合，構(gòu)建成了我們看得見、摸得著，穩(wěn)定存在于我們身邊的各種物質(zhì)。四大晶體的微觀構(gòu)成正是將化學(xué)鍵的內(nèi)容進(jìn)行分析后進(jìn)行綜合。打破常規(guī)教學(xué)模式，讓學(xué)生順著原子以什么樣的方式求穩(wěn)后，通過作用力結(jié)合成物質(zhì)的方向，討論思考原子構(gòu)成物質(zhì)的不同方式。

學(xué)生非常容易通過原子通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過離子鍵結(jié)合形成物質(zhì)，也就是離子晶體的構(gòu)成方式：

原子和原子之間通過共用電子對達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即以共價(jià)鍵結(jié)合成分子，那么這些分子是堆在一起就可以構(gòu)成物質(zhì)了嗎？有化學(xué)鍵作為基礎(chǔ)，冰、蔗糖這類由分子構(gòu)成的物質(zhì)也并不是分子滿天飛的，分子之間也肯定存在互相牽扯的作用力，即分子間作用力。分子晶體的構(gòu)成方式也就呼之欲出了：

離子鍵、共價(jià)鍵都利用起來了，順其自然金屬鍵就進(jìn)入我們的思考范圍，歸納出金屬晶體的構(gòu)成方式：

分析化學(xué)鍵后，學(xué)生很容易得出離子晶體、分子晶體、金屬晶體的構(gòu)成方式，教師稍加指引，他們就能把這三種晶體綜合起來。那么對于原子晶體的構(gòu)成方式，如何讓學(xué)生更形象地掌握起來呢，筆者嘗試再次演繹：由CH4分子為基礎(chǔ)，將分子中的氫原子換成碳原子，每個(gè)碳原子都要形成4根共價(jià)鍵，那么換上去的碳原子就需要繼續(xù)以共價(jià)鍵和其他原子結(jié)合，如果結(jié)合的仍然是碳原子，在黑板上簡單地畫出模型后就能得到原子之間直接以共價(jià)鍵結(jié)合形成的無限延伸的空間立體結(jié)構(gòu)——原子晶體金剛石。

物質(zhì)的形成過程等于是把化學(xué)鍵的知識點(diǎn)掰碎了再進(jìn)行分析綜合。通過辯證方法的分析與綜合，學(xué)生做到了知其然并知其所以然。我們學(xué)習(xí)其他的知識也是如此，通過分析和綜合，不僅看到了圓圈內(nèi)的內(nèi)容，是不是還能伸出觸角，探索一下圓圈外的世界。這便可以為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)、終身發(fā)展埋下小小的種子。

三、抽象與具體——晶體性質(zhì)上的差異

通過氯化鈉、氯氣、金屬鈉、金剛石宏觀物質(zhì)確實(shí)存在，用較為抽象的微觀世界分析其中存在的作用力——化學(xué)鍵，現(xiàn)在又通過這些微觀世界的微粒、抽象的作用力，回到宏觀物質(zhì)，宏微結(jié)合，學(xué)生自然而然發(fā)現(xiàn)構(gòu)成微粒不同、作用力不同，那么組成的物質(zhì)性質(zhì)肯定也是不同的。筆者通過查閱資料給出典型晶體的熔點(diǎn)，讓事實(shí)說話，讓抽象的觀念具體化。

學(xué)生看到這幾個(gè)高低不同的數(shù)字時(shí)，不僅看到了大小不同，也看到了這些晶體構(gòu)成微粒，微粒間作用力的不同，還可以從數(shù)字歸納出通常共價(jià)鍵的鍵能大于離子鍵，共價(jià)鍵和離子鍵的鍵能比分子間作用力都要大得多。

從具體到抽象又從抽象到具體，這本身就是人類對于知識認(rèn)識、規(guī)律認(rèn)識過程的詮釋。這部分單元的設(shè)計(jì)從宏觀具體物質(zhì)出發(fā)，研究抽象的、看不見、摸不著的化學(xué)鍵，又通過抽象的化學(xué)鍵組成具體的物質(zhì)（四大晶體），從具體物質(zhì)的性質(zhì)（熔點(diǎn)）證實(shí)抽象微粒、化學(xué)鍵的不同。高中化學(xué)中氧化還原、化學(xué)反應(yīng)速率、限度、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解等很多教學(xué)內(nèi)容都可以使用辯證方法中抽象與具體這一方法[1]。

化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析水平中提到，能從物質(zhì)的宏觀特征入手對物質(zhì)及其反應(yīng)進(jìn)行分類和表征，能聯(lián)系物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)解釋宏觀現(xiàn)象。結(jié)合辯證思維方法即演繹，分析與綜合，抽象與具體，對原子是如何構(gòu)成世界上形形式式的物質(zhì)這部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了單元設(shè)計(jì)。歸納與演繹微粒之間存在不同類型的相互作用，認(rèn)識離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵的本質(zhì)；分析與綜合微粒的種類及微粒之間的相互作用，構(gòu)成了我們身邊形形式式的物質(zhì)；結(jié)合常見的離子晶體、分子晶體、金屬晶體、原子晶體的實(shí)例，認(rèn)識物質(zhì)的構(gòu)成微粒、微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，從具體到抽象，再從抽象到具體，宏微結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

現(xiàn)代心理學(xué)研究指出，學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)是以一種“心理重演”的方式再現(xiàn)知識的探索和發(fā)現(xiàn)過程。這表明學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和科學(xué)家的探索過程在本質(zhì)上是一樣的，都是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。反思我們的課堂，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：為了把知識完整地呈現(xiàn)，教師從自己的思維出發(fā)設(shè)計(jì)課程，把自己的思維路徑和知識體系一股腦全部灌輸給學(xué)生，學(xué)生雖然聽課時(shí)明白了內(nèi)容，但是缺少對知識的探尋過程，這樣不求甚解學(xué)習(xí)知識很快會被遺忘。學(xué)生應(yīng)該是充滿探索和追求的，用辯證思維的方法進(jìn)行這部分教學(xué)設(shè)計(jì)，就是要致力于讓學(xué)生通過辯證的方法去發(fā)現(xiàn)或重新建構(gòu)這些知識，提高學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生從根本上理解，在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶并應(yīng)用。這樣我們所教授的知識才能成為學(xué)生自己的知識，而不僅僅是印在課本上的文字[2]。